[发明专利]一种快回弹水性聚氨酯脲弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开一种快回弹水性聚氨酯脲弹性体及其制备方法，采用一步加料法，将溶剂、二异氰酸酯、交联剂、亲水扩链剂、催化剂加入反应釜混合均匀后升温进行反应制备，在降温中和和分散乳化后加入化学肼类物质进行反应即可。本发明中使用醚基大分子二元胺与异氰酸酯反应生成脲键，从而使得分子链间形成氢键提供的物理交联，含酮羰基和肼反应生成分子链间的化学交联；氢键物理交联和酮肼化学交联协同作用，模仿橡胶结构，具有高强度和快速回弹性能。

技术领域

本发明涉及到水性聚氨酯脲乳液的合成和水性聚氨酯脲弹性体的制备，属于高分子材料领域。

背景技术

水性聚氨酯是指以水为介质代替有机溶剂的新型聚氨酯体系。水性聚氨酯具有不易燃、无毒、粘度流动性可调、易加工的优点，同时其和溶剂型聚氨酯具有高耐磨、耐撕裂、粘结性好的性能，广泛应用于涂料、粘合剂和弹性体。应用于弹性体的聚氨酯是一种性能介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，和橡胶相比其特点是聚氨酯的分子结构中不含有不饱和的化学键，因而其耐老化性能优异，使用寿命长。再次，聚氨酯的加工成型工艺简单，既可以采用一次注塑成型又可以采用一次浇注成型，还可以通过催化剂种类以及含量的变化，实现其室温熟化。但是，和橡胶弹性体相比，普通水性聚氨酯弹性体回弹性能较差，这是因为橡胶在成型过程中的硫化工艺使得橡胶弹性体中具有大量化学交联点，交联点间分子量通常比较大，而普通聚氨酯弹性体中只有少量氢键提供的弱的物理交联点。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性聚氨酯脲弹性体及其制备方法，改善现有水性聚氨酯弹性体强度和回弹性不能共存的缺点，引入脲基结构提供物理交联点，同时保证合适的化学交联结构。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种水性聚氨酯脲弹性体及其制备方法，按照下述步骤进行制备：

步骤1，将多元醇和醚基大分子二元胺在90～120℃下进行抽真空处理，以进行完全脱水，避免水对反应的影响；

在步骤1中，将多元醇和醚基大分子二元胺在90～120℃下进行抽真空1～2h。

在步骤1中，多元醇和醚基大分子二元胺在抽真空前在100-120℃高温库中放置2-5天，每天为24小时。

步骤2，将步骤1抽真空处理之后的多元醇和醚基大分子二元胺自然降温至50—55摄氏度，采用一步加料法，将溶剂、二异氰酸酯、第一交联剂、亲水扩链剂、催化剂加入反应釜混合均匀后升温至60～90℃进行反应；

在步骤2中，反应温度为70—80摄氏度，反应时间为2—10小时，优选5—8小时。

步骤3，步骤2反应结束后自然降温至50—55摄氏度加入溶剂，以使体系粘度降至10000mP.s以下，再自然降温至20—30℃加入中和剂进行反应，之后自然降温至5—10摄氏度加入水进行高速搅拌乳化，形成聚氨酯脲乳液；

在步骤3中，加入中和剂进行反应10～30min；高速搅拌速度为每分钟1000—2000转，乳化时间为10—30min。

在步骤3中，加入溶剂降低反应体系的粘度，溶剂加入量根据反应体系粘度测试结果予以确定。步骤3中加入的溶剂和步骤2中加入溶剂的种类一致。

步骤4，在步骤3制备的聚氨酯脲乳液中加入第二交联剂进行反应，之后在真空中状态下抽走溶剂，即得到聚氨酯脲乳液，即均匀分散有聚氨酯脲弹性体的水相乳液。

在步骤4中，加入第二交联剂进行反应时，保持高速搅拌速度为每分钟1000—2000转，反应时间为10—30min。

上述制备的聚氨酯脲乳液在进行使用时，按照现有技术要求进行成型处理，如浸渍成型，铺膜成型，旋转成型，涂布成型或者涂覆成型，待乳液中水相(水分)蒸发后即可获得聚氨酯脲弹性体。